O regulador de tensão 7805 é um dos reguladores lineares mais amplamente utilizados para gerar uma alimentação estável de +5 V. Conhecido por sua simplicidade, confiabilidade e proteções integradas, continua sendo uma escolha confiável. De placas de microcontroladores a circuitos de sensores, o 7805 garante um desempenho consistente em projetos eletrônicos educacionais e profissionais.
O que é o regulador de tensão 7805?
O 7805 é um regulador linear clássico de saída fixa que fornece +5 V a partir de uma tensão de entrada mais alta. Pertence à família 78xx, onde "xx" denota a tensão regulada. Com apenas três pinos (IN, GND, OUT), é fácil de integrar em circuitos sem requisitos avançados de design. Sua popularidade vem de ser robusto, barato e fabricado por quase todas as grandes empresas de semicondutores, garantindo a compatibilidade pino a pino entre os fornecedores.
É mais frequentemente fornecido no pacote TO-220 para projetos de furos passantes, mas opções de montagem em superfície como SOT-223 e D²PAK (TO-263) estão disponíveis para PCBs compactos. Enquanto o 7805 é adaptado para trilhos de +5 V, dispositivos relacionados como o 7806 (+6 V), 7809 (+9 V) e 7905 (–5 V) expandem a mesma família. Reguladores ajustáveis como o LM317 servem quando são necessárias tensões não padronizadas.
Características do regulador de tensão 7805
• Implementação simples: Precisa apenas de pequenos capacitores de entrada e saída para estabilidade.
• Acionamento de corrente decente: Fornece ~ 1 A continuamente; pico de até 1,5 A com dissipador de calor adequado.
• Proteção integrada: Limitação de corrente, desligamento térmico e compensação de área segura são integrados.
• Tolerância a falhas: Sobrevive a curtos-circuitos, sobrecargas e eventos de temperatura excessiva.
• Queda moderada: Normalmente, ~ 2 V, portanto, a entrada deve permanecer ≥ 7 V.
- Ampla temperatura de funcionamento: Concebido para gamas comerciais e industriais, até ~125 °C dependendo da embalagem.
Especificações técnicas do regulador de tensão 7805
| Parâmetro | Valor / Intervalo | Observações |
|---|---|---|
| Tensão de saída | 5 V (fixo) ±4% típico | Alguns fornecedores garantem ±2% |
| Tensão de entrada (recomendado) | 7–25 V | Permite dropout + headroom ripple |
| Tensão de entrada (máx.) | 25–35 V (específico do fornecedor) | Máximo absoluto, verifique a ficha técnica |
| Corrente de saída | \~1 A contínuo | Limitado termicamente, dependente da embalagem |
| Corrente Quiescente | \~5 mA | Leve dreno de espera |
| Tensão de queda | \~2 V | Mais baixo com carga pequena, mais alto com 1 A |
| Capacitores (Bypass) | 0,33 μF (DENTRO), 0,1 μF (SAÍDA) | Coloque perto dos pinos reguladores |
| Regulação de Linha | 3–7 mV/V típico | Alteração em Vout por passo Vin |
| Regulação de carga | 25–50 mV (0–1 A) | Mudança em Vout de sem carga para carga total |
| PSRR | \~62–70 dB @ 100 Hz | Forte rejeição de ondulação/ruído |
| Ondulação/ruído de saída | \~40–80 μV rms | Mais baixo do que a maioria dos suprimentos de modo de comutação |
Pinagem do regulador de tensão 7805
| Alfinete | Nome | Descrição |
|---|---|---|
| 1 | EM | Entrada CC não regulada (≥7 V) |
| 2 | GND | Caminho de retorno terrestre |
| 3 | FORA | Saída regulada de +5 V |
Fonte típica de 5 V usando 7805
Uma corrente reguladora padrão de 12 V a 5 V geralmente se parece com isso:
• Transformador abaixador – Reduz a rede elétrica CA (110/220 V) para um nível mais seguro de ~12 V CA.
• Retificador de ponte – Converte CA em CC pulsante usando quatro diodos.
• Capacitor de filtro em massa – Um grande capacitor eletrolítico (normalmente 1000 μF/25 V) suaviza a forma de onda retificada em uma CC mais estável.
• 7805 Regulador IC – Regula a CC suavizada e fixa a tensão com precisão em +5 V.
• Capacitores de bypass – Um capacitor cerâmico de 0,33 μF na entrada e 0,1 μF na saída evita oscilações e melhora a resposta transitória.
• Componentes de proteção - Fusível para segurança contra sobrecarga, diodo de polaridade reversa em IN/OUT para proteger contra descarga quando a entrada entra em colapso e supressor de surto opcional para picos de rede.
Essa configuração é vista em placas Arduino, módulos de sensores e pequenos sistemas embarcados. Por exemplo, um Arduino UNO alimentado por um adaptador de parede de 12 V usa o 7805 internamente para fornecer um trilho regulado de 5 V para seus circuitos lógicos e periféricos.
Princípio de funcionamento do regulador de tensão 7805
Internamente, o 7805 integra três blocos principais: uma referência de 5 V, um amplificador de erro e um transistor passa-série. O amplificador de erro monitora constantemente a saída em relação à referência e ajusta a condução do elemento passa-passagem.
• Quando a saída cai: o transistor de passagem é acionado com mais força, permitindo que mais corrente flua e elevando a tensão de volta para 5 V.
• Quando a saída aumenta: a resistência efetiva do transistor aumenta, reduzindo o fluxo de corrente e puxando a tensão de volta para baixo.
Este sistema de feedback de circuito fechado mantém uma saída estável de +5 V com boa regulação de linha e carga, ao mesmo tempo em que minimiza o ruído em comparação com fontes não regulamentadas.
A desvantagem é a ineficiência: o excesso de tensão é dissipado como calor. A perda de potência é dada por:
Ploss = (Vin − 5) × Iout
Isso torna o 7805 simples e confiável, mas menos eficiente quando a tensão de entrada está muito acima de 5 V ou ao fornecer correntes mais altas.
Considerações térmicas e de eficiência
O 7805 regula a tensão dissipando o excesso de energia como calor. A energia perdida é:
Trigo = (Vin − 5) × Iout
Isso torna o gerenciamento térmico um fator chave de projeto, especialmente quando a tensão de entrada é muito superior a 5 V ou a corrente de carga é significativa.
Valores de resistência térmica
• Encapsulamento TO-220: RθJA ≈ 50–65 °C/W (sem dissipador de calor), RθJC ≈ 5 °C/W.
• Pacote SOT-223: RθJA ≈ 90–110 °C/W (espalhamento de calor limitado).
• Com dissipador de calor: RθJA pode melhorar para 10–20 °C/W, dependendo do tamanho e do fluxo de ar.
Diretrizes de dissipação de calor
• Conecte a dissipadores de calor de alumínio ou chassi de metal para melhor dissipação.
• Use graxa térmica ou almofadas isolantes para diminuir a resistência da interface.
• Garanta o fluxo de ar adequado se a dissipação exceder ~5 W.
Exemplo trabalhado
Para Vin = 12 V, Iout = 0,5 A:
Trigo = (12 − 5) × 0.5=3.5 W
• Sem dissipador de calor (RθJA = 50 °C/W): O aumento de Tj ≈ 175 °C → inseguro.
• Com dissipador de calor (RθJA = 15 °C/W): Tj subir ≈ 52 °C → seguro à temperatura ambiente.
Exemplos de eficiência
• Vin = 9 V, Iout = 500 mA → Eficiência ≈ 5/9 = 56%.
• Vin = 12 V, Iout = 500 mA → Eficiência ≈ 5/12 = 42%.
Assim, o 7805 funciona melhor para correntes baixas a moderadas e quando Vin está próximo de 5 V. Para maior potência ou grandes diferenças de entrada e saída, um regulador de comutação é preferido para eficiência.
Aplicações do regulador de tensão 7805
O 7805 continua popular devido à sua simplicidade e desempenho robusto em uma ampla gama de sistemas de baixo consumo de energia. Os casos de uso comuns incluem:
• Alimentação de placas microcontroladoras – Fornece um trilho estável de 5 V para plataformas como placas de desenvolvimento Arduino, STM32, AVR e PIC. Ele garante uma operação estável mesmo quando a fonte de entrada é de adaptadores de parede ou fontes não regulamentadas.
• Circuitos analógicos e sensores – Usados para fornecer amplificadores operacionais, ADCs e sensores de precisão onde uma tensão limpa e de baixa ondulação é importante para a precisão.
• Módulos periféricos de acionamento – Suporta pequenas cargas, como relés, módulos LCD e transceptores sem fio que requerem uma fonte confiável de 5 V.
• Sistemas alimentados por bateria – Adequado para baterias ≥7 V (como 9 V ou 12 V) onde correntes moderadas são consumidas, tornando-o útil em circuitos portáteis ou sistemas de backup.
• Conversões de laboratório e educacionais – Comum em configurações de bancada onde uma fonte de 12 V é regulada até 5 V para prototipagem e projetos de alunos.
Dentro do circuito IC do regulador de tensão 7805
O regulador de tensão 7805 IC foi projetado para fornecer uma saída estável de 5V a partir de uma tensão de entrada mais alta. Seu design interno combina recursos de regulação, feedback e segurança, tornando-o um dos reguladores de tensão mais confiáveis usados em eletrônicos.
Controle Principal (Q16 – Transistor de Passagem)
O Q16 gerencia o fluxo de corrente entre a entrada e a saída. Ele funciona em conjunto com o circuito de referência bandgap (seção amarela), que fornece uma tensão de referência estável que não muda com a temperatura.
Feedback e correção de erros
Uma pequena parte da produção é realimentada no 1º e 6º trimestres. Se a tensão for muito alta ou muito baixa, eles geram um sinal de erro. Este sinal é amplificado pelo amplificador de erro (seção laranja) e usado para ajustar Q16, mantendo a saída travada em 5V.
Circuito de inicialização (seção verde)
Este circuito garante que a referência de bandgap seja ativada corretamente quando o regulador for ligado. Sem ele, o IC pode falhar ao iniciar. Uma vez ativo, mantém o processo de regulação estável.
Proteção embutida
O 7805 inclui vários recursos de segurança:
• Q13 evita o superaquecimento.
• Q19 protege contra tensão de entrada excessiva.
• Q14 limita a corrente de saída.
Esses circuitos de proteção reduzem ou desligam a saída quando necessário, evitando danos ao IC e aos dispositivos conectados.
Divisor de tensão (seção azul)
O divisor reduz a tensão de saída para comparação interna. Isso permite que o regulador faça ajustes finos e mantenha a saída estável sob diferentes cargas.
Prós e contras do regulador de tensão 7805
| Prós | Desvantagens |
|---|---|
| Simples de usar – Requer apenas alguns capacitores externos; Não é necessário ajuste ou ajuste. | Baixa eficiência em alto Vin – O excesso de tensão de entrada é dissipado como calor, diminuindo a eficiência. |
| Proteções integradas – Curto-circuito, desligamento térmico e limitação de corrente garantem uma operação mais segura. | Desafios térmicos – Gera calor significativo em correntes mais altas, geralmente precisando de um dissipador de calor. |
| Saída estável e de baixo ruído – Fornece um trilho limpo de 5 V adequado para circuitos lógicos e analógicos. | Vol de saída fixotage – Limitado a +5 V, não adequado para volume variáveltage necessidades. |
| Econômico e acessível – Barato, amplamente disponível e produzido em vários tipos de embalagens. | Dropout Voltage (\~2 V) – Precisa de pelo menos \~7 V de entrada para regular adequadamente, inadequado para baixo volumetage fontes. |
| Design confiável - Histórico comprovado em produtos industriais e de consumo. | Limitações de corrente – Normalmente fornece\~1 A; cargas mais altas requerem reguladores de comutação. |
Erros comuns a serem evitados no regulador de tensão 7805
• Omitindo capacitores de desvio: Pequenos capacitores de cerâmica (0,33 μF na entrada, 0,1 μF na saída) são essenciais para evitar oscilações. Ignorá-los geralmente leva a uma saída instável ou barulhenta.
• Fornecimento de uma tensão de entrada muito baixa: Como o 7805 requer pelo menos ~ 7 V para regular, alimentar apenas 6 a 6.5 V resulta em má regulação e saída flutuante.
• Ignorando a dissipação de calor: Sob carga pesada ou alto Vin, o regulador pode superaquecer e entrar em desligamento térmico, ou até mesmo falhar se nenhum dissipador de calor for usado.
• Subdimensionamento do capacitor do filtro de entrada: Um pequeno capacitor em massa não pode suavizar a CC retificada adequadamente, causando ondulação que reduz a estabilidade e pode perturbar circuitos sensíveis.
• Práticas de aterramento inadequadas: O uso de traços de aterramento longos ou finos introduz ruído e voltage quedas. Certifique-se sempre de uma conexão de aterramento sólida perto dos pinos do regulador.
Teste e solução de problemas do regulador de tensão 7805
• Verifique a tensão de entrada: Certifique-se de que o regulador seja fornecido com pelo menos 7 V sob carga. Se Vin cair abaixo desse nível, o 7805 não poderá regular adequadamente.
• Medir tensão de saída: Com um multímetro, verifique se a saída está próxima de +5 V. Um desvio significativo pode indicar sobrecarga, superaquecimento ou falha do regulador.
• Temperatura do monitor: Verificações seguras ao toque ou um termômetro podem revelar superaquecimento. Se o pacote estiver excessivamente quente, considere adicionar um dissipador de calor ou reduzir a corrente de carga.
• Compare o comportamento sem carga com o comportamento de carga: meça a saída com e sem carga. Uma grande queda de tensão sob carga sugere filtragem de entrada insuficiente, consumo excessivo de corrente ou um dispositivo com falha.
• Isole as faltas removendo a carga: Se a saída for puxada para baixo ou o regulador for desligado, desconecte a carga para testar o regulador de forma independente. Uma saída normal de 5 V sem carga indica que o problema está no circuito conectado.
7805 alternativas para alta eficiência
Embora o 7805 seja simples e confiável, sua natureza linear desperdiça energia como calor. Para aplicações que precisam de maior eficiência ou maior duração da bateria, as alternativas geralmente são melhores escolhas:
Reguladores Buck de Comutação (LM2596, XL4015)
Conversores abaixadores que atingem 80–90% de eficiência, mesmo quando Vin é muito maior que 5 V. Eles são adequados para alimentar cargas acima de 500 mA ou quando minimizar o calor é crítico.
Reguladores de baixa queda (LDOs) - por exemplo, AMS1117-5.0, LT1763
Eles podem regular com Vin apenas ~ 0,5–1 V acima de Vout, tornando-os úteis quando a fonte de entrada está próxima de 5 V (por exemplo, adaptadores de 6 V ou pacotes de íons de lítio de 2 células). A eficiência melhora quando Vin-Vout é pequeno.
Abordagem Híbrida
Um regulador buck pode primeiro descartar uma entrada alta (por exemplo, 12 V → 6,5 V), seguido por um 7805 para regulação final. Isso combina a eficiência da regulação de comutação com a saída de baixo ruído de um regulador linear.
Módulos prontos
As placas conversoras buck pré-montadas são baratas, compactas e geralmente não custam mais do que o IC nu. Estes são amplamente utilizados em eletrônicos de hobby e projetos DIY para conversão de energia rápida e eficiente.
Conclusão
O regulador de tensão 7805 continua sendo uma solução clássica para fornecer energia limpa e estável de +5 V. Embora não seja o mais eficiente para aplicações de alta corrente ou entrada ampla, sua robustez, facilidade de uso e baixo ruído o tornam ideal para inúmeros projetos de baixo consumo de energia. Seja para protótipos, kits educacionais ou pequenos sistemas embarcados, o 7805 continua a ser uma escolha confiável.
Perguntas Frequentes [FAQ]
Qual é a tensão máxima de entrada para um regulador 7805?
A maioria dos reguladores 7805 pode lidar com entrada de até 25 V, com algumas variantes de folha de dados permitindo um máximo absoluto de 30 a 35 V. No entanto, correr perto desse limite gera excesso de calor, portanto, é recomendável ficar dentro de 7 a 20 V para confiabilidade.
O 7805 pode ser usado sem capacitores?
Tecnicamente sim, mas não é aconselhável. A folha de dados especifica capacitores de entrada (0,33 μF) e saída (0,1 μF) colocados próximos aos pinos para evitar oscilações e melhorar a resposta transitória. Ignorá-los corre o risco de instabilidade e ruído.
Como reduzo o calor em um circuito regulador 7805?
O calor é proporcional a (Vin – 5) × Iout. Para minimizá-lo, diminua a tensão de entrada, use um dissipador de calor ou emparelhe o 7805 com um pré-regulador de comutação. Para cargas pesadas, os reguladores de comutação são muito mais eficientes.
O 7805 é adequado para projetos alimentados por bateria?
Pode funcionar se a bateria estiver acima de 7 V, mas a eficiência será ruim devido à dissipação linear. Para dispositivos portáteis, reguladores de baixa queda (LDO) ou conversores buck DC-DC geralmente são melhores escolhas.
Por que usar um 7805 em vez de um conversor buck?
Embora menos eficiente, o 7805 oferece ruído e ondulação ultrabaixos, tornando-o ideal para sensores analógicos, circuitos de áudio e módulos de RF. Os conversores Buck se destacam em eficiência, mas geralmente exigem filtragem extra para obter uma limpeza de saída comparável.